CN104917287B - 一种pdu电源控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子信息机房技术领域，具体提供了一种PDU电源控制系统，包括分别与UPS电连接的PDU电源控制模块以及PDU延时电源控制模块，所述UPS直接通过PDU插座与信息机房一级重要设备电连接并给该类设备供电；所述UPS通过PDU延时电源控制模块连接信息机房二级重要设备的供电PDU插座；所述UPS通过PDU电源控制模块连接信息机房三级停电后闲置设备的供电PDU插座。本发明在市电停电时，根据设备的重要程度，自动断开或者延时断开重要等级低的设备所在的PDU电源，起到自动减小UPS负载的作用，延长UPS的供电时长，以保障核心设备不间断运行，避免网络和业务全面瘫痪对生产办公带来的巨大影响。

Description

一种PDU电源控制系统
技术领域
本发明涉及电子信息机房技术领域，特别适用于中小型电子信息机房的供配电系统领域，具体是一种PDU电源控制系统。
背景技术
随着社会信息化的高速发展，许多企事业单位和政府都在筹建自己的电子信息机房。由于受条件和成本的限制，多数中小型信息机房的供电系统都没有接入双电路，也没有配备备用发电机，仅配有单路市电及UPS(Uninterruptible Power Supply)不间断电源系统。当市电输入正常时，UPS系统将市电稳压后供给机房内的负载使用，同时向UPS电池组充电；当市电输入中断(停电)时，UPS立即将电池组的电能通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载可以持续正常工作一段时间，并保护负载的软、硬件不受损坏。
但是UPS不间断电源的容量有限，当机房设备数量逐渐增多，UPS的负载随之增大，可提供的供电时长就会相应地缩短。当机房遇到长时间停电的情况，通常采用人为紧急关闭部分设备的方式减小UPS负载，以保障核心网络畅通及关键业务正常运行。若人员来不及响应或未能及时采取措施时，UPS电源因电池容量不足自动关闭，机房内所有设备都会断电，将导致大面积网络瘫痪和全部业务中断的严重后果。
因此需要一种智能控制UPS负载大小的装置来替代大费周章地改造机房线路，使得机房停电时可通过其相对延长UPS的供电时长，来保障核心设备不间断运行。
发明内容
本发明的目的在于解决信息机房市电停电时，UPS负载过大，持续供电时长太短而导致网络和业务全面中断的问题。通过自动控制UPS负载的大小，延长UPS相对供电时长，保障核心设备不间断运行。
本发明的技术方案是：一种PDU电源控制系统，包括分别与UPS电连接的PDU电源控制模块以及PDU延时电源控制模块，所述UPS直接通过PDU插座与信息机房一级重要设备电连接并给该类设备供电；所述UPS通过PDU延时电源控制模块连接信息机房二级重要设备的供电PDU插座；所述UPS通过PDU电源控制模块连接信息机房三级停电后闲置设备的供电PDU插座。
上述PDU电源控制模块包括熔断器一、QS1空开以及与UPS电连接并控制UPS输入和UPS输出导通的交流接触器KM1，其中市电通过熔断器一及QS1空开与交流接触器KM1电连接并给交流接触器KM1供电使UPS输入和UPS输出导通。
上述PDU电源控制模块还设有与UPS电连接并单独控制该UPS输入和UPS输出导通，从而给三级停电后闲置设备应急供电的QS2空开。
上述PDU延时电源控制模块包括熔断器二、熔断器三、QS3空开、QS4空开、QS5空开、中间继电器、延时继电器以及交流接触器线圈KM2；市电输入通过熔断器二及QS4空开与中间继电器电连接给中间继电器供电，UPS控制电源通过熔断器三、QS5空开以及中间继电器的8脚和6脚，并经过延时继电器的1脚和4脚给交流接触器线圈KM2供电使交流接触器KM2常开触点闭合使得UPS输入和UPS输出导通；UPS控制电源通过中间继电器的8脚及5脚给延时继电器的2脚供电，使得市电断电后延时继电器开始计时工作。
上述PDU延时电源控制模块还设有与UPS电连接并单独控制该UPS输入和UPS输出导通，从而给二级重要设备应急供电的QS3空开。
上述PDU电源控制模块以及PDU延时电源控制模块通过工业连接器接入信息机房机柜的PDU端。
本发明的有益效果：
本发明通过市电输入信号的通断自动控制PDU插座的电源，以达到自动控制UPS负载大小的目的。对机房内机柜的设备按照重要程度进行分级管理，采用标准工业连接头将本发明串联接入机房内机柜的PDU端。市电正常时，所有PDU上的设备由UPS提供稳压电源；市电停电时，根据设备的重要程度，自动断开或者延时断开重要等级低的设备所在的PDU电源，起到自动减小UPS负载的作用，延长UPS的供电时长，以保障核心设备不间断运行，避免网络和业务全面瘫痪对生产办公带来的巨大影响；市电恢复时，各PDU自动恢复UPS正常供电。本发明的具体优点如下：
1、本发明在信息机房UPS负载较大，遇到停电间隔较长的情况下，可以有效地自动减小UPS负载，延长UPS供电时长，保障关键设备持续不间断运行，避免了网络和业务全面中断对生产办公带来的巨大影响。减少人为手动操作，提高了工作效率，也不必因此大费周章地改造机房线路，节约了成本。
2、本发明的延时功能可以人为设定时长，使用灵活、方便，并保护设备不受市电闪断影响。
3、本发明采用了标准工业连接头的插拔，操作简单，成本低，适用性强，易于推广。
4、本发明适用于中小型信息机房，并在川庆钻探长庆区域共用机房应用成功。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的应用示意图；
图2是PDU电源控制模块的原理图及外观图；
图2(a)PDU电源控制模块的原理图；
图2(b)PDU电源控制模块的外观图；
图3是PDU延时电源控制模块的原理图及外观图；
图3(a)是PDU延时电源控制模块的原理图；
图3(b)是PDU延时电源控制模块的外观图。
附图标记说明：1、UPS；2、PDU电源控制模块；3、PDU延时电源控制模块；4、一级重要设备；5、二级重要设备；6、三级停电后闲置设备；7、熔断器一；8、QS1空开；9、交流接触器KM1；10、QS2空开；11、熔断器二；12、熔断器三；13、QS3空开；14、QS4空开；15、QS5空开；16、中间继电器；17、延时继电器；18、交流接触器线圈KM2。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种PDU电源控制系统，包括分别与UPS1电连接的PDU电源控制模块2以及PDU延时电源控制模块3，所述UPS1直接通过PDU插座与信息机房一级重要设备4电连接并给该类设备供电；所述UPS1通过PDU延时电源控制模块3连接信息机房二级重要设备5的供电PDU插座；所述UPS通过PDU电源控制模块2连接信息机房三级停电后闲置设备6的供电PDU插座。所述PDU电源控制模块2以及PDU延时电源控制模块3通过工业连接器接入信息机房机柜的PDU端。本发明对信息机房设备实行分级管理供电有效实现了自动减小UPS负载，延长UPS供电时间的功能，保障重要设备不间断运行。市电恢复后，二级三级设备自动恢复供电。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图2所示，所述PDU电源控制模块2包括熔断器一7、QS1空开8以及与UPS1电连接并控制UPS输入和UPS输出导通的交流接触器KM19，其中市电通过熔断器一7及QS1空开8与交流接触器KM19电连接并给交流接触器KM19供电使UPS输入和UPS输出导通。该PDU电源控制模块2还设有与UPS1电连接并单独控制该UPS输入和UPS输出导通，从而给三级停电后闲置设备6应急供电的QS2空开10。
如图3所示，所述PDU延时电源控制模块3包括熔断器二11、熔断器三12、QS3空开13、QS4空开14、QS5空开15、中间继电器16、延时继电器17以及交流接触器线圈KM218；市电输入通过熔断器二11及QS4空开14与中间继电器16电连接给中间继电器16供电，UPS控制电源通过熔断器三12、QS5空开15以及中间继电器16的8脚和6脚，并经过延时继电器17的1脚和4脚给交流接触器线圈KM218供电使交流接触器KM218常开触点闭合使得UPS输入和UPS输出导通；UPS控制电源通过中间继电器16的8脚及5脚给延时继电器17的2脚供电，使得市电断电后延时继电器17开始计时工作。其中，中间继电器的型号为欧姆龙MK2P-I；延时继电器型号为欧姆龙ZYS48-2Z；交流接触器型号为正泰CJX2-18。该PDU延时电源控制模块3还设有与UPS1电连接并单独控制该UPS输入和UPS输出导通，从而给二级重要设备5应急供电的QS3空开13。
以下进一步详述本发明的工作原理及使用方法：
1、对信息机房内机柜的所有设备按照重要程度进行分级管理，将同等级的设备电源线插在同等级的PDU上。例如，本方案在机房应用时分为三个重要等级，分别为：一级重要设备、二级重要设备、三级停电后闲置设备，如图1所示：
一级重要设备为不可间断的重要设备，包括核心网络设备和关键业务服务器，市电输入中断后，需由UPS保障持续供电，不安装PDU电源控制模块或PDU延时电源控制模块。
二级重要设备为较重要应用系统服务器，安装PDU延时电源控制模块，可以根据需要手动设定延时的时长。当市电停电时长＜延时时长，例如闪断的情况，由UPS提供持续稳定的电压保护设备不受影响；当市电停电时长≥延时时长，自动切断该类设备的PDU插座电源，减小UPS负载。
三级停电后闲置设备为停电后闲置的业务系统服务器，安装PDU电源控制模块，当市电停电自动切断PDU电源，减小UPS负载。
分级管理有效实现了自动减小UPS负载，延长UPS供电时间的功能，保障重要设备不间断运行。市电恢复后，二级三级设备自动恢复供电。
2、工作原理及技术参数
本发明通过工业连接器将PDU电源控制模块及PDU延时电源控制模块接入机柜的PDU端。
①PDU电源控制模块原理，如图2(a)所示，当市电通过熔断器一及QS1空开给交流接触器线圈KM供电，交流接触器KM常开触点闭合，UPS输入和UPS输出导通，给PDU插座供电；当市电断电后，交流接触线圈KM随之断电，交流接触器KM常开触点断开，UPS输入和UPS输出断开，PDU插座断电。QS2空开为PDU市电控制功能失效后的应急输出空开，闭合后直接由UPS为PDU供电。
②PDU延时电源控制模块原理，如图3(a)所示，当市电输入通过熔断器二及QS4空开给中间继电器供电，UPS控制电源通过熔断器三及QS5空开通过中间继电器8脚和6脚，经过延时继电器1脚和4脚给交流接触器线圈KM供电，交流接触器KM常开触点闭合，UPS输入和UPS输出导通，给PDU插座供电。
当市电断电后UPS控制电源通过中间继电器的8脚及5脚供电给延时继电器的2脚供电，延时继电器开始计时工作(根据需求，可灵活设定延时时间)，当计时达到用户设定的时间后，延时继电器切断1脚和4脚的UPS控制供电，交流接触器线圈KM断电，交流接触器KM常开触点断开，UPS输入和UPS输出断开，PDU插座断电。
QS3为PDU市电控制功能失效后的应急输出空开，闭合后直接由UPS为PDU供电。
③技术参数：
市电信号：220V，熔断器保险丝：220V/0.5A
最大工作电流：220V/32A
消耗功率：PDU延时电源控制模块≥14W，
PDU电源控制模块≥10W
本发明的使用方法：
1、在机房铺设一条220V市电，作为PDU电源控制模块的信号线。
2、将PDU电源控制模块放置到需要安装的机柜下面。
3、将市电信号线与PDU电源控制模块的信号输入连接。
4、将机柜下方PDU原有的工业连接器插头拔下，把PDU控制模块通过工业连接器接头串联进去。
5、根据需要为PDU延时电源控制模块设定延时时长。
6、打开PDU电源控制模块的市电控制开关和UPS控制开关，PDU应急开关平时处于关闭状态。
因此，本发明通过市电输入信号的通断自动控制PDU插座的电源，以达到自动控制UPS负载大小的目的。对机房内机柜的设备按照重要程度进行分级管理，采用标准工业连接头将本发明串联接入机房内机柜的PDU端。市电正常时，所有PDU上的设备由UPS提供稳压电源；市电停电时，根据设备的重要程度，自动断开或者延时断开重要等级低的设备所在的PDU电源，起到自动减小UPS负载的作用，延长UPS的供电时长，以保障核心设备不间断运行，避免网络和业务全面瘫痪对生产办公带来的巨大影响；市电恢复时，各PDU自动恢复UPS正常供电。本发明的具体优点如下：
1、本发明在信息机房UPS负载较大，遇到停电间隔较长的情况下，可以有效地自动减小UPS负载，延长UPS供电时长，保障关键设备持续不间断运行，避免了网络和业务全面中断对生产办公带来的巨大影响。减少人为手动操作，提高了工作效率，也不必因此大费周章地改造机房线路，节约了成本。
2、本发明的延时功能可以人为设定时长，使用灵活、方便，并保护设备不受市电闪断影响。
3、本发明采用了标准工业连接头的插拔，操作简单，成本低，适用性强，易于推广。
4、本发明适用于中小型信息机房，并在川庆钻探长庆区域共用机房应用成功。
本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种PDU电源控制系统，其特征在于：包括分别与UPS(1)电连接的PDU电源控制模块(2)以及PDU延时电源控制模块(3)，所述UPS(1)直接通过PDU插座与信息机房一级重要设备(4)电连接并给该类设备供电；所述UPS(1)通过PDU延时电源控制模块(3)连接信息机房二级重要设备(5)的供电PDU插座；所述UPS通过PDU电源控制模块(2)连接信息机房三级停电后闲置设备(6)的供电PDU插座；
所述PDU延时电源控制模块(3)包括熔断器二(11)、熔断器三(12)、QS3空开(13)、QS4空开(14)、QS5空开(15)、中间继电器(16)、延时继电器(17)以及交流接触器线圈KM2(18)；市电输入通过熔断器二(11)及QS4空开(14)与中间继电器(16)电连接给中间继电器(16)供电，UPS控制电源通过熔断器三(12)、QS5空开(15)以及中间继电器(16)的8脚和6脚，并经过延时继电器(17)的1脚和4脚给交流接触器线圈KM2(18)供电使交流接触器KM2(18)常开触点闭合使得UPS输入和UPS输出导通；UPS控制电源通过中间继电器(16)的8脚及5脚给延时继电器(17)的2脚供电，使得市电断电后延时继电器(17)开始计时工作；其中中间继电器的型号为欧姆龙MK2P-I；延时继电器型号为欧姆龙ZYS48-2Z。
2.如权利要求1所述的一种PDU电源控制系统，其特征在于：所述PDU电源控制模块(2)包括熔断器一(7)、QS1空开(8)以及与UPS(1)电连接并控制UPS输入和UPS输出导通的交流接触器KM1(9)，其中市电通过熔断器一(7)及QS1空开(8)与交流接触器KM1(9)电连接并给交流接触器KM1(9)供电使UPS输入和UPS输出导通。
3.如权利要求2所述的一种PDU电源控制系统，其特征在于：所述PDU电源控制模块(2)还设有与UPS(1)电连接并单独控制该UPS输入和UPS输出导通，从而给三级停电后闲置设备(6)应急供电的QS2空开(10)。
4.如权利要求1所述的一种PDU电源控制系统，其特征在于：所述PDU延时电源控制模块(3)还设有与UPS(1)电连接并单独控制该UPS输入和UPS输出导通，从而给二级重要设备(5)应急供电的QS3空开(13)。
5.如权利要求1所述的一种PDU电源控制系统，其特征在于：所述PDU电源控制模块(2)以及PDU延时电源控制模块(3)通过工业连接器接入信息机房机柜的PDU端。
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